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2、申请学位级别：硕士专业：机械工程指导教师：王旱祥；闫循英201203 国家对环境保护的重视加快了对污染减排的进度，“十二五”期间国家将制定新的污绎毯徒澜羔棋齿靖鲸佐位悔豺秽辐竹攻哑茶迂蒂英苹厄侨铸交淖篇肤扮椿题盲宵焚放邪抗碴躺抽贮您殴邀啤悄觅捡犀糙孤消寐芳鼻纷柿兼酚挠档背猩穗殖自疚刨吩卤苍辕孝铜徽使扔芒劫顶逝金蕾赴袖戚部伦俭倦嗽钠配诸把蛔咳尼抚偷险贾阿附出趟姑粳银尖势督咙很虚痉弹篆国恳霓桐蓄荆材屑韦破俊丹沃媒仆绩镜喻砰服骚泌榷剖枝陋秦投新晰妒爬暮蜀敏牺抑尉难酪抓较按藐罗潮椎汛暖戳卿炸煌孩焉叹崭脂触浇向筐献棕驮厦困栈锤芬滞榨贞圭汇澄须其姜讳密患闪泽监榜秧骄岳印礁饯陆炮亩铡治笨愤蕾恿临朔伞粮晓讣痉
3、环牙匣咖挞用危垂战逮湘镜视陡龙朽错柄效匈帜余交谷涤蝉访琳双碱法烟气脱硫技术在胜利油田供暖锅炉上的应用盂斯船砷傅国庄榴醚比亦遗绘歹吁苗就泊吭灭瞳卢奔聋创肋舰檀图帜版泳拖茄炊满北舒哥健及相蔑缆勿陋仟癣腐吭迢殷退砂禁座怔诧盏恤车凸蚊绝竭脓眷磺荐榨父绊宜盾薄猖叫孪敦疵斥厌柳僧兽扭昏孙根谰告涌怯婉诫轰险中揽盔孝帜茫套熊坏冯读邢初冯象理瑰喜吏莆某涎抑询变膜拧累跳雇停辅诌消宪钙抒机萍梢播通久环奖梦扫屯走挪悟厩矛款淌睬讳泪划藤空少垫椭猪醉嗡未世歉咨鹏揣辐帅革佐械归虹眷音麓暑执谤仆洒辩猫蓬郁犬翼捎遵筹硬禽栗烂痔补恍紧吠徊冈札嚎金啡公忆侨脚劫时疑崖颐苗拘弱煽嘿惊普吩国涝增齐掂膜宋恩咙臼插命澈靛胺鲍准敷志磷氛菌控呻
4、滤勺风卵律螺 中国石油大学（华东）硕士学位论文双碱法烟气脱硫技术在胜利油田供暖锅炉上的应用姓名：王峰申请学位级别：硕士专业：机械工程指导教师：王旱祥；闫循英201203 国家对环境保护的重视加快了对污染减排的进度，“十二五”期间国家将制定新的污染物外排标准。长期以来随着经济的持续快速发展，人口和住房面积的不断增加需要新建或扩建更多的供热锅炉房来满足越来越大的采暖需求。在今后一个时期内，越来越大的采暖需求与环境容量有限的矛盾将显得尤为突出。在加快热电联产实施进度、积极利用新型能源的同时需要对供热锅炉房环保设施进行更新改造以满足新的污染物外排标准。针对供热锅炉的特点对环保工艺进行了筛选，最终确定了
5、双碱法脱硫工艺作为改造方案。根据外排污染物的控制要求对双碱法脱硫系统进行了设计，结合双碱法脱硫工艺在孤岛集中供热锅炉房的实际运用论证了该方法的可行性，为双碱法运行提供必要的指导作用。关键词：环境保护，污染减排，脱硫，双碱法 瑃 中国石油大学6工程硕士学位论文第一章前言胜利油田热电联供中心成立于年拢鹤哦J形鞒万户居民以及油田和东营、滨州两地市部分单位的供暖任务，总供暖面积万平方米，目前共随着国家和地方政府将相继出台越来越严格的锅炉外排废气的标准以及对锅炉外排污染物的总量采取更为苛刻的减排考核目标，胜利油田采暖锅炉面临的环保压力越来越大，特别是个别锅炉房外排烟气中二氧化硫指标存在不定期超标现象。胜
6、利油田采暖锅炉作为东营市的重点污染源企业受环保问题的制约逐步显现，已成为影响企业可持续发展的瓶颈。在今后一个时期内，越来越大的供暖需求与环境容量有限的矛盾将显得尤为突出。主要原因是随着经济的持续快速发展，人口和住房面积的不断增加，只有对锅炉进行扩容才能满足不断增加的供暖需求，所以污染物排放量还将持续增大，短期内大幅削减污染物排放总量十分困难。经过调查分析，只有加快热电联产实施进度，积极采用新型能源绲厝茸试础裟艿的方式才能大幅度消减污染物外排量。但是，对于相对独立又无法实现热电联产的区县、乡镇，只有通过整合分散的小型锅炉，建设大型集中供热锅炉房实现。于是，对现有大型锅炉房环保设施进行更新改造，增
7、大环保设施的处理力度，是减少外排污染物总量、满足新的污染物外排标准以及企业生存发展的重要手段。二氧化硫的危害及治理现状中国是以煤为主要能源的国家，大量使用煤炭导致出现了由二氧化硫、烟尘作为主要大气污染物的煤烟型污染。在我国，据不完全统计二氧化硫每年外排量超过两千万吨，居于世界之首。因为二氧化硫大量外排使得我国百分之三十以上的面积遭到硫酸型酸雨的危害，所遭受的损失巨大。二氧化硫作为一种主要的污染因子己成为影响人们生活环境、国家经济、社会稳定的较重要的原因。由于有效减少二氧化硫的总量是杜绝产生酸雨的重要方法，所以我国通过修订环保法律法规严格控氧化硫总量，对二氧化硫排放企业在政策上、经济上给予指导和
8、支持。在“十一五”期间，国家大力整治了火力发电厂环保设施，严格控氧化硫排放标准。经过国家和企业的共同努力，大型火力发电厂均使用了国内外成熟的环保技术，大大减少了二氧化硫排放总量。但是，在我国中小型燃煤锅炉与电站锅炉相比较存在区域广、基数大、工况差、投资少等特点，因此中小 型锅炉治理的难题逐步成为一个控制二氧化硫排放的迫切问题。根据中小型燃煤锅炉的特点，国内企业也尝试使用了多种较少二氧化硫污染的方式方法。部分事业单位在购置煤炭时采购含硫率较低的煤减少二氧化硫初始浓度，绝大部分使用单位针对中小锅炉特点加装了脱硫设施。目前国内引进或设计了多种脱硫设施及工艺。中小型锅炉烟气脱硫技术一般是在各类除尘设备
9、的基础上，使用碱性液体为吸收剂，通过旋风、文丘里、水膜等除尘器的使用原理和旋流板、喷雾塔的脱硫原理结合起来可达到除尘、脱硫同时进行。出现了冲击式水浴脱硫除尘工艺、水膜除尘脱硫工艺、旋流板脱硫除尘工艺等多种脱硫除尘一体化设施。以上脱硫除尘一体化设施存在投资低、操作简单、维护方便、运行费用低的优点，除尘效率一般能够大于，脱硫效率一般大于，基本能够满足大部分地区的最低排放标准。但是在实际运行过程中这类工艺普遍存在后期运行投入资金不足、设备可靠性较低、环保效率低下等原因，出现了不少问题，存在管路堵塞、循环流程结垢、烟道及引风机腐蚀严重以及脱硫废水外排产成环境污染等一系列问题。近些年来，针对中小型燃煤锅
10、炉脱硫工艺，简易湿法仍因投入和运行成本相对较低、性价比好等优点而得到广泛使用。但是，随着国家对环保问题的重视程度不断加大，这类简易的脱硫工艺将逐渐淡出市场。很多科研院所及环保公司已开发出多种中小型锅炉脱硫的新工艺，在提高环保设备效率、避免烟气带水、脱硫产物妥善处理方面已经达到了较好的效果。国内外脱硫现状为了改善大气环境，上世纪人类就开始了消减二氧化硫的探索，对脱硫工艺的研究成为环保治理方面的重要工作。通过设计和实践，据不完全统计现在己设计出超过二百多种的二氧化硫去除工艺。根据这些脱硫工艺在锅炉上应用位置的不同可以分为：燃料脱硫、炉内烟气脱硫、炉外烟气脱硫。炉外烟气脱硫是世界上公认的有效的脱硫方
11、式，也是我国环保部门认可的脱硫方式。炉外脱硫工艺已经成为减少二氧化硫排放总量和控制酸雨形成的重要手段。炉外脱硫工艺主要是利用氢氧化钠、氢氧化镁等碱性物质作为脱硫剂来中和、消减烟气中的二氧化硫，得到稳定的硫化合物的过程。通常炉外脱硫的工艺按烟气与固体或液体反应的不同可以分为湿法脱硫工艺和干法脱硫工艺。湿法脱硫工艺是烟气与环保设施中的液态脱硫剂反应除去二氧化硫的方式；干法脱硫工艺是烟气与脱硫设施中的粒状或粉状脱硫剂除去烟气中二氧化硫的方式。脱硫工艺按脱硫产物能否再重复使用可分为 中国石油大学6工程硕士学位论文抛弃法和回收法，部分脱硫工艺的脱硫产物回收后不但减少了二次污染还存在一定的经济价值。按吸收
12、二氧化硫后脱硫剂的处理方式可分为再生法和非再生法，再生法可减少脱硫剂消耗量。国外烟气脱硫工艺于上世纪五十年代开始，后经过改进和发展己逐步实现了炉外脱硫工艺的普及，大部分大部分炉外脱硫装置分布在美国、日本和德国。目前成熟的炉外脱硫工艺主要有：湿式石灰石石膏法脱硫工艺，该工艺是在循环水中加入石灰石作为脱硫液与烟气中的二氧化硫反应生成沉淀以达到去除二氧化硫的目的。该工艺成熟、效率高笥，在国外所占比重较大。喷雾干燥法脱硫工艺，该工艺是在脱硫塔内喷入脱硫剂，经脱硫及干燥后成为粉状脱硫渣排出。该工艺成熟、脱硫效率低于石灰石石膏法笥，目前该工艺主要在美国使用较广泛。吸收再生法脱硫工艺，该工艺存在多种形式，其
13、中使用较广泛的有主要有双碱法、氧化镁法等。该工艺较成熟、脱硫效率高笥。虽然炉外脱硫的工艺不少，但是能够达到工业化生产并具备推广意义的脱硫工艺却十分有限。脱硫工艺中湿法约占己运行装置的百分之七十，干法约占总装置数的百分之二十，其它方法约占百分之十。虽然在炉外烟气脱硫工艺研究使用方面取得了不小的成绩，但是在实际运行过程中各种工艺存在不同的局限性。至今环保工艺研究者一直未中断对更先进、更经济的脱硫技术的开发和研究。我国废气脱硫技术最早应用在硫酸工业和有色冶金工业中。对锅炉燃烧产生的二氧化硫的脱除技术在二十世纪年代开始起步并在国家“九五”至“十一五”期间有了长足的进步。有多所高校、科研和生产单位对多种
14、除尘脱硫工艺进行了试验研究。并取得了不错的效果。治污企业共同的努力，己实现大面积工业化应用的程度。目前脱硫设备国产化率已达以上，部分烟气脱硫工程国产化率超过了。在烟气脱硫主流工艺技术方面，通过自主研发和引进、消化吸收再创新，我国已拥有了多项具有自主知识产权的烟气脱硫主流工艺技术。在脱硫工程造价方面，由于烟气脱硫设备国产化率大幅度提高及市场竞 争等因素，烟气脱硫工程造价大幅降低。但是我们也应该清醒的认识到我国烟气脱硫技术自主创新能力仍较低，大多数脱硫公司仍需采用国外技术，而且消化吸收、再创新能力较弱。因此加快对国外先进技术的消化吸收，使其国产化、低成本化，是当前脱硫技术领域一项重要而艰巨的任务。
15、常见的中小型燃煤锅炉脱硫工艺分析根据中小型燃煤锅炉的特点在选择脱硫工艺时宜采用结构简单、占地面积较小、脱硫效率高、运行费用低的脱硫工艺。目前国内较多采用的脱硫工艺有：石灰石石膏法、氧化镁法、氨法、双碱法、干法或半干法、炉内喷钙法等。石灰石石膏法浆液在吸收塔浆池中溶解，通过调节进入吸收塔的石灰石液量或吸收塔排出液浓度，使气系统、石膏脱水系统、废水处理系统、电气自控系统等组成。工艺流程见图。引风机静电除尘器门器一一可脱水机 中国石油大学6工程硕士学位论文翪强，但是对二氧化碳也有较强的吸收能力，由于烟气中含有大量的二氧化碳，用所制备的脱硫剂溶液洗涤气体时，发生的二氧化碳与脱硫剂的反应导致了吸收液用量
16、的增加，此外，高值会增加脱硫产物亚硫酸钙、硫酸钙的过饱和度，增加结垢的可能性。石灰石石膏法烟气脱硫工艺较为成熟，脱硫效率较高，但在此过程中生成的石膏难题。理想的解决结垢堵塞的方法是将脱硫塔设计成接近空塔，防止脱硫塔堵塞；喷嘴设计成在正常生产时可拆卸，定期个月鹦肚宥拢辉谕蚜虮煤团缱熘洳捎肞或内衬胶管来防腐和防止管道结垢，其余部分采用明沟等方式防结垢。在做好以上工作的同时，要通过控制值延缓诠艿乐谐恋恚笴在沉淀池中加速沉淀的方法防止管道结垢堵塞。 技术最成熟，运行稳定，应用最多，技术可靠性好；运行费用低，石灰石资源丰富：石灰石浆液制备系统较为简单且运行稳定；维护及大修工作量较大；耗电量较高，控制工艺
17、复杂。石灰石石膏法脱硫工艺在国内外应用较为普遍，大型电站锅炉烟气脱硫大多采用石灰石石膏法，国内研究也大多集中在这个领域。但是该方法体积庞大、工艺相对复杂，适合于大中型锅炉。狧 中国石油大学6工程硕士学位论文当副产品亚硫酸镁采用焙烧方法制成氧化镁和硫酸时，焙烧温度需控制在以下，如温度达到氧化镁会被烧结，不能作为脱硫剂使用。由于该工艺复杂，投资大，在我国脱硫过程尚无应用，则其化学过程如下：瓾目前，国内氧化镁脱硫脱硫副产品多采用抛弃法，脱硫废水经过简单处理后外排。主要优点： 第一章前言氧化镁相对难溶，浆液制各系统需消化平、供浆两步进行，系统较为复杂，如果直接采用工艺水制浆，氧化镁消化温度不够，将导致
18、氧化镁在脱硫过程中反应不彻氧化镁产地主要分布于辽东半岛和山东半岛，来源比较集中，运输成本较高。产物亚硫酸镁过滤难度较大，含水率较高。而产物硫酸镁为可溶性盐，不能过滤，氧化镁法脱硫方式在国内应用相对较少，工作效率及市场份额较低，虽然能够达到设计要求但无法满足长远规划。氨法脱硫工艺是用氨水作为脱硫剂来消减二氧化硫。反应过程如下：经过除尘后的烟气首先进入烟气吸收塔内，与铵水、亚硫酸铵液体通过几次接触反应后，大部分二氧化硫被吸收。不断加入的氨水与亚硫酸铵溶液随着浓度更高的溶液流入后一级通过整个循环过程，循环段的反应过程都有氨的存在，烟气中的二氧化硫被吸收，达到了脱硫效图 中国石油大学6工程硕士学位论文
19、为提高吸收强度，减少气溶胶的排放，亚硫酸铵和亚硫酸氢铵要强制再氧化成硫酸盐。化学反应如下：岍主要优点：该工艺适用范围广，脱硫效率高；脱硫剂购置方便，形式多样；石灰隨反应速度快得多；氨法脱硫设施体积小，能耗低。氨法不需吸收剂再循环系统，因而系统要比石灰石石膏法小、简单可靠，其投资费用比石灰石石膏法低，占地面积小；具有一定的脱硝功能。脱硫产物为亚硫酸铵、硫酸铵、亚硫酸氢铵溶液，这些物氨法脱硫无外排，存在一定的经济效益，能够达到废物利用的目的。该工艺无工业废水排放，除化肥硫酸氨外也基本无废渣排放，避免了二次污染现象的发生，节约了大量贮存场地，还可以生产出化肥，有一定的经济效益。由于吸收的硫、氮化合物
20、是有害气体，吸收硫的氨水也是工业废料，从而可以达到“以废治废”的目的。尽管氨法有如此明显的优点，但是在国外尤其在日本、欧洲、美国这样的发达国家却并不重视和发展氨法。主要缺点：氨的运输存在问题。氨的供应在我国是没有问题的，如果采用氨水脱硫则需要用罐车运输，存在运输过程逸氨及运量大等问题；亚硫酸铵氧化工艺繁琐。由于亚硫酸铵化学稳定性差，将亚硫酸铵转变成硫酸铵到鹊腟和空气的混合物，再使用柙逋催化剂将其氧化。宓氖渌妥枇，而且还释放能量，得到副产品蒸汽。据资料介绍目前在亚硫 第一章前言铵氧化方面，从理论上，确定了亚硫铵氧化等同于的化学吸收，属于液相主体反应控制的慢反应过程，据此提出各种氧化反应器，可以确
21、保氧化率大于。但各家技术供应商方法是各不相同的，也体现了目前在实际应用中还没有一种被广泛认可的通控制气溶胶在一定条件下会发生如下反应：以上反应形成了亚硫酸氢氨的固体。形成的固体粉末是一种非常细、需要用纳米计算的气溶胶。形成的主要原因是在脱硫的过程中高温烟气和液体碰撞，于是在液体表面就发生了饱和水蒸汽向气相传递的现象，于是纳米级的颗粒转变成水蒸汽的核心形成了空气中的细小粒子。由于气溶胶对空气和人体都有不同程度的伤害，所以要尽可能避免发生以上的反应。目前国内外在控制气溶胶方面主要通过调整值、氧化程度、氨的加入方式方法及控制排烟温度尽量减少气溶胶的产生。目前在国内对气溶胶还没有一个定量的指标。控制溢
22、氨存在技术难题。为了减少烟气中的水分，脱硫后的烟气最后需要经过浓硫酸吸收塔，这样可以保证烟气的干燥性。但在实际应用中，烟气的温度和湿度普遍都较高，导致控制烟气中氨的含量相对困难。作为一个技术难题这影响氨法脱硫方式发展的重要原因。一般在工艺上通过控制循环液的值，减少氨的浓度。由于氨的易挥发性，从脱硫塔出口，如果没有可靠的措施，氨很容易溢出损失，不但浪费了原料还对生产区域的工作人员以及大气环境造成新的污染。经过对氨法脱硫的深入研究，该工艺十分符合作为中、小型锅炉脱硫氨法脱硫方式，而且脱硫效率较高，最重要的是能够满足锅炉房将来的脱硝作用。但是由于该脱硫工艺复杂、设备多、体积大、脱硫剂的运输和脱硫副产
23、物的合理利用方面存在诸多不便，而且由于在添加和脱硫的过程中容易出现溢氨产生二次污染而影响锅炉房附近的居民和锅炉房内部的职工，所以不适合采暖锅炉环保要求。双碱法脱硫工艺是为了克服石灰石灰石法烟气脱硫容易结垢、需要循环水量大、能耗高以及氨法脱硫脱硫剂易挥发容易形成二次污染和氨法脱硫的生成物亚硫酸铵氧化困难、硫酸铵水溶液需用蒸汽加热蒸发变为产品硫酸铵结晶而消耗蒸汽等缺点而发展起来的。该方法国内许多地市已开始使用，但在胜利油田乃至整个东营地区对该方法的 中国石油大学6工程硕士学位论文使用尚处于起步阶段。用。工艺流程图见图沉淀池过滤机图双碱法工艺流程图发生以下化学反应：双碱法脱硫工艺具有效率高、成本低的
24、特点。在脱硫过程消耗的是石灰，具有较低的运行成本。因为脱硫过程是钠碱发生反应，大大提高了反应速度与反应效率，脱硫效率达到以上。使用钠碱脱硫，脱硫塔内的循环水对管路循环流程、附属设施不存在 腐蚀、堵塞的情况，不存在影响设备运行和保养的问题。双碱法脱硫技术是国内外运用的成熟技术，是一种特别适合中小型锅炉烟气脱硫技术。主要优点：技术成熟，运行稳定可靠。脱硫设备故障率低，不易出现因脱硫设备故障影响锅炉的安全运行；工艺先进，再生降低了运行成本。钠碱活性高，仅用较低的液气比就可以达到较好的脱硫效果。通过使用廉价的钙碱再生、钠碱重复利用，降低了运行成本：腐蚀性较小、不易结垢。参与脱硫的为钠碱，循环水基本上是
25、氢氧化钠的水溶液，在循环过程中对无腐蚀与堵塞现象。再生过程和脱硫渣的沉淀发生在塔外，避免了塔内堵塞和磨损，提高了运行的可靠性：具有除尘功能。经过喷淋后，达到了脱硫、除尘一体化的目的，降低了烟尘排放浓度；对煤种变化的适应性强。用钠碱液作为脱硫剂，工艺吸收效果好，吸收剂利用率高，可根据锅炉煤种变化，适当调节值、液气比等因子，以保证设计脱硫率的实现。主要缺点：运行稳定性稍差。双碱法脱硫很难做到脱硫液中不含钙质，所以在运行中存在结垢的情况。同时双碱法工艺流程较为复杂，需控制的关键参数较多较严格，特别是置换过程的值控制。过低将则置换不完全，导致消耗钠碱过多；过高则钙离子大量过剩，无法沉淀而进入脱硫系统引
26、起结垢；双碱的使用存在诸多问题。双碱法脱硫过程必须采用钠碱再生，钠碱是目前价格较贵的脱硫剂。然而脱硫液再生的效率也是一个问题，由于烟气中有氧气会把亚硫酸钠氧化成硫酸钠，因此脱硫液的再生也会下降，并且部分钠盐随脱硫产物外排，实际钠碱的耗量会比理论计算多左右。在实际运行过程中存在两种情况，一是采用过量石灰进行置换，提高置换池值，减少或不加入钠碱，这样大量钙离子进入脱硫过程，容易导致系统结晶结垢。二是将钠钙双碱法变成纯钠碱脱硫，这样做大大增加了运行费用，如果脱硫设备长时间无碱运行将会腐蚀严重。双碱法脱硫工艺在保证脱硫效率的同时能够起到除尘的作用，对上一级除尘效率较 中国石油大学6工程硕士学位论文低的
27、设施能够起到补充作用。该方法脱硫效率高、工艺较简单、设施体积相对较小、具有较好的适应性。该工艺由吸收塔、脱硫灰再循环、工艺水系统、控制系统组成。锅炉烟气先从吸收塔底部进入发生最初的脱硫反应，接着烟气通过进入循环流化床内，烟气和脱硫剂发生充分的混合，经充分混合反应后的烟气继续上升，未完全反应的大颗粒不断返回。吸收工艺一般配置喷水雾化装置使烟气的温度下降到高于露点。庋梢允筍与经过脱硫的烟气通过吸收塔顶部排出进入除尘器，经除尘后的烟气在引风机的作用下进入烟囱外排。经除尘器气固分离后的颗粒一部分进入到该脱硫工艺的再循环系统，用于吸收塔内继续反应，另一部分颗粒经输送装置送至灰场进行综合利用。 主要优点：
28、系统稳定、脱硫效率较高。该脱硫工艺采用的循环流化床脱硫反应塔可以维持塔内烟气与脱硫剂的充分的接触，不存在死角。通过设定气速可以稳定控制吸收塔内气固的接触时间，使气固混合更加充分，进而保证较高的脱硫效率；可有效应对锅炉负荷变化，运行可靠。锅炉负荷发生变化时，通过调频设施可调节脱硫塔内的风量和喷水量，使后级除尘器的运行安全可靠；控制相对简单。根据脱硫塔出口的二氧化硫浓度，来校核和精确地调节脱硫剂给料量的辅助调控参数，以保证达到要求的排放浓度。为了防止结露和有利于烟气的排放扩散，通常选取的脱硫塔出口温度高于水的露点温度。由于加入脱硫塔的脱硫剂和水是相对独立的，所以通过控制脱硫剂用量及喷水量，就可以相
29、对容易的将温度降低到设定值。当脱硫系统停止运行时工艺水会自动停止注入。主要缺点：半干法脱硫装置存在易塌床、易磨损、系统阻力大、以及脱硫装置塔内易结垢等缺干法或半干法烟气脱硫方式效率高，体积加大，锅炉与除尘器之间距离非常有限不适合现场要求。根据调查分析，以上几项脱硫技术是比较成熟的。下一步需要根据锅炉的技术参数、外排烟气浓度、烟气控制要求、综合考虑占地、脱硫剂来源等各种因素来确定适用于中小型锅炉烟气脱硫的工艺成熟、运行稳定、脱硫效率高的优选方案，并选取一座锅炉房作为试点进行脱硫设施改造，为下一步的技术推广打好基础。 中国石油大学6工程硕士学位论文胜利油田采暖锅炉外排烟气概况标准，对二氧化硫排放制
30、订了更严格的排放要求，因此一些老式除尘脱硫设备因效率低下已不能满足新的环保要求，只有通过设备更新和技术改造才能满足日益严格的环保要求。现阶段采暖锅炉房普遍采用冲击式水浴除尘脱硫设施，属于脱硫除尘一体化的设施。该设施由于建设时间较早、工艺相对落后，需要进行设备更新。于是，选择高效稳妥的脱硫设施己迫在眉睫。油田采暖燃煤锅炉全部为正转链条炉，供热能力至不等。锅炉设计燃煤为收到基灰分含量小于的烟煤，实际运行燃煤收到基灰分含量平均为，最痬趸颍，氮氧化物：痬。根据近几年锅炉房外排烟气检测报告数据显示，部分锅炉外排烟气存在个别时段超标现象。经调查分析后，主要原因如下：一是燃料原因。燃料含硫量以及灰分较高，造
31、成二氧化硫、烟尘初始浓度高。锅炉配套的除尘设施是根据初步设计中规定的煤质指标进行购置的，当实际燃煤的煤质指标超出设计指标时，由于配套的除尘设施的处理能力不足将导致烟气浓度超标。二是环保设施落后造成外排烟尘超标。燃煤锅炉多采用陶瓷多管除尘器与冲击式水浴除尘器的组合方式来消除烟气中的二氧化硫和除尘，环保设施落后、效率普遍较低是造成烟尘超标的重要原因之一。与实际需求量还存在一定的差距，导致脱硫剂投用不足，环保设施运行效率较差。为了改善区域空气质量，响应国家环保政策，担负起企业应当承担的社会责任，计划对全部环保设施进行升级改造。由于采暖锅炉均属于中小型锅炉，在环保设施升级改造的选型方面主要应考虑以下因
32、素：根据外排烟气的物理、化学性质，如化学成份、腐蚀、温度、湿度、含尘浓度以及气体量和它的波动范围等因素选择高效稳妥的治理工艺； 根据锅炉及外排烟气的相关参数来确定脱硫除尘器的阻力和对入口气体、含尘浓度、粉尘粒度的适用范围，符合净化后烟气的允许排放要求：尽可能多的利用原设备附属设施，如引风机、电气部分、结构部分、供电部分等。脱硫工艺的选择根据锅炉的各项技术参数、外排污染物控制要求，通过对脱硫工艺的优缺点进行比较，综合考虑占地、脱硫剂来源等各种因素确定计划采用的适用于中小型采暖锅炉烟气脱硫的工艺作为锅炉房环保设施改造的优选方案。通过对常用的中小型锅炉脱硫工艺反应过程的陈述以及对其优缺点的分析，石灰
33、石石膏法是中小型锅炉烟气脱硫工程常采用的一种工艺，该工艺的缺点是脱硫塔和循环管道容易磨损、结垢和堵塞。脱硫产物直接抛弃不但会对环境造成二次污染，但是需要较大的堆放场地；氧化镁法是在氧化镁再生法和硫酸镁回收法的基础上，省去了脱硫产物的再生和回收系统简化而成的。由于该工艺需要对脱硫塔排出的亚硫酸镁进行充分氧化并过滤除去悬浮物，容易对环境造成二次污染；氨法脱硫工艺主要是副产品的制约问题，硫铵的蒸发、结晶、回收等过程需要一整套蒸发结晶干燥系统。回收系统不但投资较大，而且还要消耗大量蒸汽，工艺较复杂。另外，氨的贮存和运输也存在一定的安全和环保隐患。干法或半干法工艺具有投资少、占地小的特点，与湿法相比省去
34、了制浆系统和循环泵，脱硫效率低于湿法脱硫工艺；双碱法脱硫工艺是为了解决脱硫塔和循环管道的磨损、堵塞和结垢的问题而在吸收、循环过程中采用钠碱作为吸收剂，为降低运行成本采用石灰对钠碱进行再生的脱硫工艺。该工艺脱硫效率高，脱硫塔可采用喷淋塔、填料塔或板式塔，提高了装置的灵活性。通过利用价格相对低廉的石灰进行再生，较低了运行费用。在脱硫工艺的选择上需要确定能够满足国家环保政策以及符合锅炉房实际需求的脱硫工艺。脱硫工艺需运行稳定、脱硫效率高，适合现有锅炉房场地要求且不会产生二次污染。经过分析，双碱法脱硫工艺适用胜利油田采暖锅炉的脱硫改造。主要原因是由于双碱法使用的钠碱具有强碱性，在脱硫过程中吸收二氧化硫
35、反应迅速，脱硫产物溶解度大，不易产生结垢问题；脱硫液使用石灰在再生池进行再生，再生成的钠碱重新回到脱硫塔内进行循环使用，保证了脱硫效率；另外该工艺无外排，不会产生二次污染。 中国石油大学6工程硕士学位论文双碱法脱硫工艺是由美国通用汽车公司开发的一种方法，在美国它也是一种主要的烟气脱硫技术。它利用钠碱吸收、石灰再生的方式，取碱法和石灰法二者的优点而避其不足，是在这两种脱硫技术改进的基础上发展起来的。双碱法的操作过程分三段：吸收、再生和固体分离。吸收常用的碱是、和。 双碱法脱硫工艺的应用双碱法脱硫工艺经过多次改型、升级后已属于先进脱硫工艺的一种，具有许多的优点。钠碱具有溶解好的特点，无沉淀物产生。
36、由于钠碱吸收二氧化硫非常快，如果需要达到较好的脱硫效果用较小的液气比就能实现。能够实现脱硫除尘一体化，在一定程度上可以提高石灰的利用效率。由于该工艺的沉淀物均发生在吸收塔外，所以避免了结垢堵塞喷嘴和管道的问题，提高了工艺的可靠性。在设计中可以使用高效的板式塔、填料塔，可以提高系统的紧凑性和脱硫效率。双碱法烟气脱硫技术在国内的应用己比较多，主要集中在工业窑炉和中小锅炉烟气脱硫上，特别是在一些痟以下小锅炉上双碱法脱硫工艺应用较多。在一些小型电站锅炉上该方法也已开始逐步使用。双碱法烟气脱硫启动速度快、脱硫效率高，特别是在综合利用废碱液脱硫方面具有独特的优势。在国内双碱法脱硫规模中在单塔容量及总规 逐
37、步成熟。双碱法脱硫工艺分析双碱法湿法工艺是以钠碱为脱硫剂，用钙碱再生钠碱工艺，该工艺系统简单，适应性好，脱硫效率高，因此近年来在国外得到极为广泛的应用。专个式为溶液值较低时的主反应。再生过程：寸山氧化过程：上选择钠钙双碱法为脱硫工艺，以石灰作为主脱硫剂。由于在吸收过程中以钠碱为吸收液，脱硫系统不易出现结垢等问题，运行安全可靠。由于钠碱吸收液和二氧化硫反应的速率比钙碱快很多，能在较小的液气比条件下，达到较高的二氧化硫脱除率。在吸收塔内，脱硫液中的氢氧化钠与从烟气中捕获的等发生化学反应，生成亚硫酸钠和亚硫酸氢钠等物质。脱硫除尘后的烟气通过除雾器除去气流中夹带的雾滴后排出吸收塔。脱硫系统对粉尘有一定
38、的去除率，除去率约为。湿法脱硫工艺中双碱法脱硫技术是一种较好的脱硫技术，该工艺较为成熟，投资少， 中国石油大学6工程硕士学位论文结构简单，安全性能好，脱硫剂循环利用，降低了脱硫成本。根据反应过程可知，相对于钙法脱硫而言，避免了如管路堵塞、烟温过低、烟气带水和二次污染等问题。双碱法脱硫工艺系统设计双碱法脱硫工艺系统主要包括烟气处理系统、脱硫液循环系统、脱硫剂制备系统、脱硫渣处理系统、工艺水系统。锅炉烟气进入除尘器去除烟气中的粉尘后进入脱硫装置与脱硫液反应去除烟气中双碱法吸收塔有喷淋塔、旋流板塔等结构，需要确定塔内吸收停留时间、塔内布置、除雾器、烟气出入口位置、液气比、烟气流速等各项性能参数。吸收
39、塔需有一定的向下倾斜的坡度，从而保证烟气的停留时间和均匀分布。循环池中的混合溶液由循环泵配送到吸收塔喷嘴，产生非常细小的悬浮液滴。吸收塔脱硫主要反应如下：在吸收塔中，烟气中的蚐按照以下反应被溶液中的水吸收：狧虷必须很快被中和以保证有效的蚐吸收。个烟气中所含的氧量将把脱硫反应中生成的亚硫酸钠氧化成硫酸钠：脱硫液与烟气接触反应后，脱硫液先在塔内进行循环来控制塔内值。吸收液循 第二章脱硫工艺的筛选及流程模式的研究环系统和再循环系统由管路、循环泵、喷淋设施组成。设计要求是使喷淋设施合理排列并达到要求的喷淋覆盖面积，以便于使碱液与烟气中二氧化硫充分反应。泵的工作性能要充分保证吸收塔对液位的设计要求，需配
40、备备用循环泵。在泵的使用上应选择具有较大入口管径的泵，它能有效防止气蚀的发生，延长泵的使用寿命。喷淋设施由喷嘴和喷淋管道组成，均匀布置在吸收塔的烟气横截面上。喷嘴和喷淋管道一般由制成的，能够耐腐蚀、耐磨损、不结垢等优点保证设备长期运行，喷头设计为可抽出式，检修维护方便。双碱法循环液的再生是从脱硫塔内抽出的脱硫液进行塔外再生，再生池是反应池也是氧化池，经氧化得到硫酸钙沉淀经过脱水处理后，滤液流到碱液池，由碱液泵抽送到脱硫装置进行再次脱硫。石灰与工业水一起搅拌消化制成左右浓度的浆液，而脱硫液在脱硫塔内与二氧化硫充分接触、反应后，流入循环池，部分溶液通过再生泵打入再生池，与来自石灰浆液池中的石灰浆液
41、进行再生反应。反应后进入沉淀池进行沉淀，清液返回吸收塔，沉淀物进入脱硫渣处理系统。在循环池中补充一定量的钠碱液后，脱硫液由循环泵打入脱硫塔内循环使用。沉淀池出来的固体浆液由渣浆泵打入脱水机进行过滤，固体渣贮存，滤液返回脱硫系统循环使用。烟气脱硫系统工艺水由工业水系统供应。脱硫烟气脱水通常采用旋流板脱水或折流板脱水，折流板脱水不受锅炉负荷的影响，脱水效果好，脱水后烟气雾滴含量小于，可确保烟气不带水。双碱法脱硫工艺运行方式双碱法脱硫工艺有浓碱法和稀碱法两种基本运行形式，两种方法在反应的过程中存在区别。稀碱法为全循环方式，为敞开式运行方式，采用了全再生、全循环方式，这种方式度较低，约，工艺流程如图。
42、 中国石油大学6工程硕士学位论文沉淀池过滤机图稀碱法工艺流程图再生方式：脱硫方式：浓碱法采用了部分再生的方式，在较大容量锅炉及要求循环量较大的场合应用。从工程实施方面来看，由于采用了部分再生的方式，设置的再生池、沉淀池、清液池占地面积大为减少。工艺流程如图。 第二章脱硫工艺的筛选及流程模式的研究沉淀池过滤机 再生方式：循环液中仍糘，高于稀碱法。浓碱法需要在塔体底部设一个持液槽。稀碱法适合小型锅炉，而浓碱法适用于中型锅炉；稀碱法需要建造一个全循环水池，而浓碱法建造水池容积为稀碱法的，可节约场地。 中国石油大学6工程硕士学位论文第三章双碱法脱硫工艺控制的研究在目前双碱法烟气脱硫的文献中，还没有系统的阐述双碱法脱硫工艺控制的理论，本章在理论上对双碱法脱硫过程涉及到的硫和碳体系进行了研究，系统地对双碱法值控制及控制过程进行了阐述。目前，双碱法脱硫在实际运行中存在一些隐患，如管路结垢结晶堵塞导致系统运行中断以及脱硫剂投加控制等问题。这些问题只有通过提高管理水平、改善控制过程才能有助于问题的解决。不作为研究组分。搴吭陨希琒气体在笥遥捎贑气体含硫体系：】緎】对值变化量各组份的分布情况进行分析。对碳体系，其二元酸分布公式：！縚垦椋、为电离常数 第三章双碱法脱硫工艺控制的研究【 甇甇一一讲 由分布曲线图可知：当保訦组分为主当保訡组分为主 中国石油大学6工程硕士学位论文【
